Solfato di bario: solubilità, proprietà, sintesi

Il solfato di bario è un solido cristallino bianco poco solubile in acqua con formula BaSO4 che si trova in natura nella barite. Il minerale ha un colore che può variare da rosso a giallo, grigio o verde a seconda delle impurezze presenti. La barite, infatti, contiene in genere biossido di silicio, ossido di ferro (III) e fluoruri

Solubilità del solfato di bario

Il solfato di bario si dissocia secondo l’equilibrio eterogeneo:
BaSO4(s)⇄ Ba2+(aq) + SO42-(aq)
Il prodotto di solubilità vale 1.1 · 10-10  la cui espressione è:

Kps = 1.1 · 10-10  = [Ba2+][ SO42-]
Detta x la solubilità si ha:
[Ba2+]=[ SO42-] = x

Da cui:
Kps = 1.1· 10-10  = (x)(x)
Ovvero x = √1.1· 10-10  = 1.0 ·10-5 mol/L
Pertanto la solubilità espressa in g/L è pari a 1.0 ·10-5 mol/L · 233.38 g/mol =0.0023 g/L

Proprietà

È scarsamente solubile in acqua e in alcol ma reagisce con acidi concentrati. Non è tossico e ha una densità di 4.49 g/mL. Forma sospensioni che sono utilizzate quale mezzo di contrasto nella diagnostica per immagini. Si decompone a circa 1600 °C e ha una durezza tra 4.3 e 4.6 nella scala di Mohs

Sintesi

È ottenuto dalla barite in cui si trova, tuttavia, impuro. Per ottenerlo allo stato puro è fatto reagire con carbonio secondo la reazione redox:
BaSO4 + 4 C → BaS + 4 CO
Si ottiene quindi monossido di carbonio e solfuro di bario che è un sale solubile in acqua.

Dalla reazione tra solfuro di bario e acido solforico si ottiene un precipitato puro:
BaS + H2SO4 → BaSO4 + H2S

In laboratorio si può preparare secondo una reazione di doppio scambio facendo reagire un sale solubile di bario come il cloruro con un solfato solubile. Ad esempio si può ottenere dalla reazione tra cloruro di bario e solfato di sodio:
BaCl2(aq) + Na2SO4(aq) → BaSO4(s) + 2 NaCl(aq)

Usi

Il solfato di bario è utilizzato oltre che in campo medico anche come pigmento bianco.
Trova utilizzo nei fuochi pirotecnici a cui conferisce colorazione verde grazie alla presenza di bario. Viene utilizzato principalmente nei fluidi di perforazione dei pozzi petroliferi che vengono utilizzati per sigillare lo spazio attorno alla punta del trapano e come riempitivo nell’industria delle pitture e delle vernici.

Migliora la resistenza agli acidi e all’acidità delle materie plastiche quando impiegato come riempitivo. Nell’industria chimica e farmaceutica viene utilizzato come supporto catalitico quando sono necessarie idrogenazioni selettive, come, ad esempio nella reazione di Rosenmund detta anche riduzione di Rosenmund dovuta al chimico tedesco Karl Wilhelm Louis Rosenmund che è un processo di idrogenazione in cui un alogenuro acilico viene convertito selettivamente ad aldeide.

Nella colorimetria, il solfato di bario viene utilizzato come diffusore per misurare le sorgenti luminose. In campo medico, la sospensione di solfato di bario viene utilizzata clinicamente come agente di radiocontrasto per l’imaging a raggi X e altre procedure diagnostiche in quanto è in grado di opacizzare lo stomaco e il tratto intestinale e non è assorbito dal tratto digestivo né dà reazioni allergiche né effetti farmacologici.

Tuttavia la sua inalazione  provoca una reazione polmonare, con mobilitazione di leucociti polimorfonucleati e macrofagi e caratteristiche alterazioni radiografiche con piccole opacità dense, discrete distribuite nei campi polmonari

Nella ricerca sui biomateriali è uno dei componenti utilizzati nella preparazione dei cementi ossei acrilici. Inoltre è usato come rivestimento per carte fotografiche per migliorare l’efficacia dell’immagine e la baritata, un sottile strato di solfato di bario, viene utilizzata per rendere brillanti le carte per la stampa a getto d’inchiostro.

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